通信原理1章分析課件

通信原理主講：單江東12/2/20221通信原理主講：單江東12/1/20221基本要求了解通信的基本概念及常用通信術(shù)語了解通信系統(tǒng)的組成、分類及通信方式了解模擬信號與數(shù)字信號的概念及特點(diǎn)了解數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)明確信息的概念及其度量方法了解通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)了解信道的概念、分類、模型及特點(diǎn)第一章概論12/2/20222基本要求了解通信的基本概念及常用通信術(shù)語第一章概1.1通信的發(fā)展古代通信的起源兩類通信方式運(yùn)動通信：利用人力或機(jī)械的方式傳遞信息電子通信：利用電（電流、無線電波或光波）傳遞信息近代通信的發(fā)展1820年安培發(fā)明電報通信1838年莫爾斯將電報通信實用化1876年貝爾發(fā)明了電話——模擬通信的開始1896年馬可尼發(fā)明無線電報1906年發(fā)明真空管12/2/202231.1通信的發(fā)展12/1/20223近代通信的發(fā)展1918年調(diào)幅無線電廣播、超外差接收機(jī)問世1925年采用三路明線載波電話、多路通信1936年調(diào)頻無線電廣播開播1937年發(fā)明脈沖編碼調(diào)制原理1938年電視廣播開播1940-1945年二次大戰(zhàn)刺激了雷達(dá)和微波通信系統(tǒng)的發(fā)展1948年發(fā)明晶體管；香農(nóng)提出了信息論1950年時分多路通信應(yīng)用于電話1956年鋪設(shè)了越洋電纜1957年發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星1958年發(fā)射第一顆通信衛(wèi)星12/2/20224近代通信的發(fā)展12/1/20224近代通信的發(fā)展1960年發(fā)明激光1961年發(fā)明集成電路1962年發(fā)射第一顆同步通信衛(wèi)星；脈沖編碼調(diào)制進(jìn)入實用階段1960-1970年彩色電視機(jī)問世；阿波羅宇宙飛船登月；數(shù)字傳輸?shù)睦碚摵图夹g(shù)得到了迅速發(fā)展；出現(xiàn)高速數(shù)字電子計算機(jī)1970-1980年大規(guī)模集成電路、商用衛(wèi)星通信、程控數(shù)字交換機(jī)、光纖通信系統(tǒng)、微處理機(jī)等迅速發(fā)展1980年以后，超大規(guī)模集成電路、長波長光纖通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用；綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)崛起12/2/20225近代通信的發(fā)展12/1/202251.2消息、信息和信號通信：信息（或消息）的傳輸和交換。以語言、圖像、數(shù)據(jù)為媒體，通過電或光信號將信息由一方傳輸?shù)搅硪环剑幌ⅲ盒旁此a(chǎn)生信息的物理表現(xiàn)形式；離散消息：消息狀態(tài)為有限個，如文字、符號、數(shù)據(jù)等；連續(xù)消息：消息的狀態(tài)連續(xù)變化，如語音、圖像等。信息：消息的有效內(nèi)容 不同消息可有相同內(nèi)容信號：消息的物理載體 通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖切盘?2/2/202261.2消息、信息和信號12/1/20226制定度量方法考慮的原則

貨物 消息 貨運(yùn)量 信息量 有多種 有多種 和種類無關(guān) 和類型無關(guān) 和貴重程度 和重要程度 無關(guān) 無關(guān) 總量是單件 總量是單件獨(dú)立 貨運(yùn)量之和 消息的信息量之和信息的度量：12/2/20227信息的度量：12/1/20227制定度量信息的方法（InformationContent)

#消息“量”信息量 #例：“明天降雨量將有一毫米”--信息量小 “明天降雨量將達(dá)到一米”--信息量大 “明日太陽將從東方升起”--信息量零

#信息量I=I[P(x)]，P(x)--發(fā)生概率 #定義：I=loga

[1/P(x)]=-logaP(x) #通常取a=2,此時單位為“比特”或“b”。 #對于一個等概率、二進(jìn)制碼元：

I=log2[1/P(x)]=log2[1/(1/2)]=1(b)12/2/20228制定度量信息的方法（InformationContent)#對于一個等概率、M進(jìn)制碼元：

I=log2[1/P(x)]=log2[1/(1/M)] =log2

M (比特) 若M=2k，則I=k(b)離散獨(dú)立非等概消息的信息量（1）平均信息量——信息熵H(X)信源符號集中每個符號所包含的平均信息量，稱為信源熵。設(shè)離散信源的概率為：12/2/20229#對于一個等概率、M進(jìn)制碼元：離散獨(dú)立非等概消息的信息量則信源的熵為：（2）總信息量若某符號集的熵為H(X),則當(dāng)符號集發(fā)送m個符號（組成一則消息）時，所發(fā)送的總信息量為：當(dāng)信源中每個符號等概率獨(dú)立出現(xiàn)時，信源的熵有最大值。此時，P(xi)=1/M，則（比特/符號）12/2/202210則信源的熵為：（2）總信息量當(dāng)信源中每個符號等概率獨(dú)立出現(xiàn)時1.3數(shù)字通信 1.3.1基本概念兩類信號模擬信號：取值連續(xù)，其電壓（或電流值）可用取值連續(xù)的時間函數(shù)表示。例如話筒送出的語音信號；數(shù)字信號：取值離散，其電壓（或電流值）僅可能取有限個離散值。例如代表文字的編碼和計算機(jī)數(shù)據(jù)信號。12/2/2022111.3數(shù)字通信12/1/202211

模擬信號與數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號ts(t)ts(t)s(t)t碼元ts(t)12/2/202212 模擬信號與數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號ts(t)ts(t)兩類通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng) 要求－高保真度 準(zhǔn)則－信號噪聲功率（電壓）比 手段－參量估值方法數(shù)字通信系統(tǒng) 要求－正確 準(zhǔn)則－錯誤率 手段－統(tǒng)計判決理論12/2/202213兩類通信系統(tǒng)12/1/2022131.3.2數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)取值有限，能正確接收。數(shù)字信號波形的失真和恢復(fù)(a)失真的數(shù)字信號波形(b)中繼站整形后的數(shù)字信號波形12/2/2022141.3.2數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字信號波形的失真和恢復(fù)(a)可采用糾錯和檢錯技術(shù)，大大提高抗 干擾性?？刹捎酶弑Ｃ苄阅艿臄?shù)字加密技術(shù)?？删C合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入信號易于設(shè)計、制造，體積小、重量輕?？勺餍旁淳幋a，壓縮冗余度，提高信道利用率。輸出信噪比隨帶寬按指數(shù)規(guī)律增長。12/2/202215可采用糾錯和檢錯技術(shù)，大大提高抗 干擾性。12/1/2022數(shù)字通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端信源信道編碼調(diào)制信道壓縮編碼解調(diào)信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼1.3.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型12/2/202216數(shù)字通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端信源信道編碼調(diào)制信信源：是指把消息轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備，例如話筒、鍵盤、磁帶等。信源編碼的基本部分是壓縮編碼，用以減小數(shù)字信號的冗余度，提高數(shù)字信號的有效性；如果是模擬信源，則它還包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能；在某些系統(tǒng)中，信源編碼還包含加密功能，即在壓縮后還進(jìn)行保密編碼。信道編碼是為了提高信號傳輸?shù)目煽啃?。在信源編碼的信號中增加一些多余的字符，以求自動發(fā)現(xiàn)或糾正傳輸中發(fā)生的錯誤。調(diào)制的主要目的是使經(jīng)過編碼的信號特性與信道的特性相適應(yīng)，使調(diào)制后的信號能順利通過信道傳輸。分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制。12/2/202217信源：是指把消息轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備，例如話筒、鍵盤、磁帶等。信道：有多種，雙絞線、同軸電纜、無線電波、光纜等。按照信道的傳輸頻率分為：基帶信道和帶通信道。雙絞線是基帶信道，無線電波是帶通信道。信道對數(shù)字信號的影響：信道傳輸特性對數(shù)字信號的影響。信道傳輸特性包括幅頻特性、相頻特性、頻率偏移、頻率擴(kuò)展和多徑時延等；進(jìn)入信道的外部加性噪聲的影響。外部加性噪聲包括起伏噪聲、脈沖干擾、系統(tǒng)內(nèi)部各個元器件噪聲和人為的其它信號干擾等。同步：包括載波同步、位同步、群同步、網(wǎng)同步等，是通信系統(tǒng)不可缺少的組成部分。12/2/202218信道：有多種，雙絞線、同軸電纜、無線電波、光纜等。按照信道的模擬通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端噪聲調(diào)制信道解調(diào)信宿信源12/2/202219模擬通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端噪聲調(diào)制信道解1.3.4數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性和可靠性的關(guān)系（速度-質(zhì)量）傳輸速率：碼元速率RB:波特(Baud),單位時間內(nèi)傳輸?shù)拇a元數(shù)目信息速率Rb

:比特/秒(b/s),單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘? 對M進(jìn)制：每個碼元所含的信息量IM＝log2

M（等概時）則Rb=RBlog2

M消息速率RM：單位時間內(nèi)傳輸?shù)南?shù)目。傳輸文字時單位是“字/s”。在不同的系統(tǒng)中消息速率與碼元速率的關(guān)系是不同的。12/2/2022201.3.4數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性和可靠性的關(guān)系（錯誤率：誤碼率Pe=錯誤接收碼元數(shù)/傳輸碼元總數(shù)誤比特率Pb=錯誤接收比特數(shù)/傳輸總比特數(shù)誤字率Pw=錯誤接收字?jǐn)?shù)/總傳輸字?jǐn)?shù)誤碼率和誤比特率的關(guān)系

對于二進(jìn)制，誤碼率和誤比特率相等，對于M進(jìn)制，則Pb=PexM/[2(M-1)]Pe/2（M較大時）誤字率和誤比特率的關(guān)系 若一個字由k比特組成，，每比特用一碼元傳輸，則

Pw＝1–(1–Pe)k

頻帶利用率：單位頻帶內(nèi)所能達(dá)到的信息速率，與所采用的調(diào)制及編碼方式有關(guān)。能量利用率：傳輸一比特所需的信號能量。12/2/202221錯誤率：12/1/2022211.4信道信道：連接發(fā)送端和接收端得通信設(shè)備，即信號的傳輸通道。有線信道：利用人造的傳輸媒體來傳輸信號。例如傳統(tǒng)的固定電話就是利用電話線作為傳輸媒體。包括明線、對稱電纜、同軸電纜和光纖。無線信道：利用電磁波在空間的傳播來傳輸信號。例如廣播電臺就是利用電磁波傳輸節(jié)目給收音機(jī)。包括微波中繼、衛(wèi)星中繼、短波電離層反射及超短波/微波對流層散射。12/2/2022221.4信道信道：連接發(fā)送端和接收端得通信設(shè)備，即信號的

1.4.1無線信道無線電通信的起源電磁波發(fā)射對波長的要求

為了有效地發(fā)射或接收電磁波，要求天線的尺寸不小于電磁波波長的1/10。頻段（波長）劃分12/2/202223 1.4.1無線信道12/1/202223頻段（波長）劃分頻率范圍名稱典型應(yīng)用3~30Hz極低頻（ELF）遠(yuǎn)程導(dǎo)航、水下通信30~300Hz超低頻（SLF）水下通信300~3000Hz特低頻（ULF）遠(yuǎn)程通信3~30KHz甚低頻（VLF）10~100Km遠(yuǎn)程通信、水下通信、聲吶30~300KHz低頻（LF）1~10Km導(dǎo)航、水下通信、無線電信標(biāo)300~3000KHz中頻（MF）100~1000m廣播、海事通信、測向、遇險求救12/2/202224頻段（波長）劃分頻率范圍名稱典型應(yīng)用3~30Hz極低頻（EL頻段（波長）劃分（續(xù)）頻率范圍名稱典型應(yīng)用3~30MHz高頻（HF）10~100m遠(yuǎn)程廣播、電報、電話、飛機(jī)與船只間通信、船－岸通信、業(yè)余無線電30~300MHz甚高頻（VHF）米波電視、調(diào)頻廣播、陸地交通、空中交通管制、出租汽車、警察、導(dǎo)航、飛機(jī)通信0.3~3GHz特高頻（UHF）分米波電視、蜂窩網(wǎng)、微波鏈路、無線電探空儀、導(dǎo)航、衛(wèi)星通信、GPS、監(jiān)視雷達(dá)、無線電高度計3~30GHz超高頻（SHF）厘米波衛(wèi)星通信、無線電高度計、微波鏈路、機(jī)載雷達(dá)、氣象雷達(dá)、公用陸地移動通信30~300GHz極高頻（EHF）毫米波雷達(dá)著陸系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、移動通信、鐵路業(yè)務(wù)12/2/202225頻段（波長）劃分（續(xù)）頻率范圍名稱典型應(yīng)用3~30MHz高頻頻段（波長）劃分（續(xù)）頻率范圍名稱典型應(yīng)用300GHz~3THz亞毫米波0.1~1mm未劃分，實驗用43~430THz紅外7~0.7m光通信系統(tǒng)430~750THz可見光0.7~0.4m光通信系統(tǒng)750~3000THz紫外線0.4~0.1m光通信系統(tǒng)注：KHz=103Hz,MHz=106Hz,GHz=109Hz,THz=1012Hz,mm=10-3m,m=10-6m12/2/202226頻段（波長）劃分（續(xù)）頻率范圍名稱典型應(yīng)用300GHz~3T微波頻段的劃分注：此表引用的是IEEE的規(guī)定頻率范圍（GHz）代表字母頻率范圍（GHz）代表字母1.0~2.0L40.0~60.0U2.0~4.0S50.0~75.0V4.0~8.0C60.0~90.0E8.0~12.0X75.0~110.0W12.0~18.0Ku90.0~140.0F18.0~26.5K110.0~170.0D26.5~40.0Ka140.0~220.0G33.0~50.0Q12/2/202227微波頻段的劃分注：此表引用的是IEEE的規(guī)定頻率范圍（GHz對流層地球0~10km電離層60~300km平流層電磁波傳播：地波、天波、視線傳播12/2/202228對流層地球0~10km電離層60~300km平流層電磁波地波頻率：2MHz以下繞射：發(fā)生在波長-障礙物尺寸可比時通信距離：可達(dá)數(shù)百-數(shù)千km地球12/2/202229地波頻率：2MHz以下地球12/1/202229天波電離層高度：60～300km單跳最大距離：4000km（F層反射）多跳可以環(huán)球頻率：2～30MHz12/2/202230天波12/1/202230D層：高60~80kmE層：高100~120kmF層：高150~400kmF1層：140~200kmF2層：250~400km晚上：D層、F1層消失E層、F2層減弱

電離層的結(jié)構(gòu)DEFF2F1地面12/2/202231D層：高60~80km電離層的結(jié)構(gòu)DEFF2F1地視線傳播頻率：>30MHz傳播距離:

d2+r2=(h+r)2,

或

h

D2/50(m)式中

D－km，r按6370Km計ddDrh地面12/2/202232視線傳播頻率：>30MHzddDrh地面12/1/202無線電中繼圖1.4.4無線電中繼12/2/202233無線電中繼圖1.4.4無線電中繼12/1/202233靜止衛(wèi)星中繼通信12/2/202234靜止衛(wèi)星中繼通信12/1/202234平流層中繼通信HAPS(HighAltitudePlatformStation)12/2/202235平流層中繼通信HAPS(HighAltitudePlat大氣對電磁波傳播的影響頻率(GHz)(a)氧氣和水蒸氣（濃度7.5g/m3）的衰減頻率(GHz)(b)降雨的衰減衰減(dB/km)衰減(dB/km)水蒸氣氧氣降雨率圖1.4.5大氣衰減12/2/202236大氣對電磁波傳播的影響頻率(GHz)頻率(GHz)衰減(dB散射通信電離層散射頻率:30~60MHz對流層散射頻率:100~4000MHz流星余跡散射頻率:30~100MHz地球圖1.4.7流星余跡散射通信圖1.4.6對流層散射通信地球有效散射區(qū)域12/2/202237散射通信電離層散射地球圖1.4.7流星余跡散射通信圖1.4蜂窩網(wǎng)移動交換中心電話交換中心12/2/202238蜂窩網(wǎng)移動電話12/1/2022381.4.2有線信道明線對稱電纜同軸電纜圖1.4.8同軸電纜截面示意圖12/2/2022391.4.2有線信道圖1.4.8同軸電纜截面示意圖12/1有線電信道電氣特性信道類型通話容量（路）頻率范圍(kHz)傳輸距離(km)明線1+30.3~27300明線1+3+120.3~150120對稱電纜2412~10835對稱電纜6012~25212~18小同軸電纜30060~13008小同軸電纜96060~41004中同軸電纜1800300~90006中同軸電纜2700300~120004.5中同軸電纜10800300~600001.512/2/202240有線電信道電氣特性信道類型通話容量（路）頻率范圍(kHz)傳光纖結(jié)構(gòu)：階躍和梯度模式：多模和單模損耗：1.31μm和1.51μm損耗小單模光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸速率10Gb/s;傳輸損耗<0.2dB/kmn1n2折射率折射率n1n22a光波波長（nm）1.55m1.31m0.7 0,9 1.1 1.3 1.5 1.712/2/202241光纖n1n2折射率折射率n1n22a光波波長（nm）1.551.4.3信道模型譯碼器輸入發(fā)轉(zhuǎn)換器

媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器

解調(diào)器

調(diào)制器（調(diào)制）信道廣義（編碼）信道編碼器輸出12/2/2022421.4.3信道模型譯碼器發(fā)轉(zhuǎn)換器媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器調(diào)制信道模型:對于單“端對”信道

eo(t)=f[ei(t)]+n(t)式中

ei(t)－輸入的已調(diào)信號；

eo(t)－輸出信號；

n(t)－加性噪聲，它與ei(t)相互獨(dú)立。

f[ei(t)]－與輸入有關(guān)的一個函數(shù),

表示信道對于信號的影響。ei(t)eo(t)時變線性網(wǎng)絡(luò)12/2/202243調(diào)制信道模型:對于單“端對”信道ei(t)eo(t)時變線通常，f[ei(t)]可以表示為：k(t)ei(t)， 此時，

eo(t)=k(t)ei(t)+n(t)其中k(t)表示時變線性網(wǎng)絡(luò)的特性，稱為乘性干擾。

k(t)一個復(fù)雜的函數(shù)，反映信道的衰減、線性失真、非線性失真、延遲…等。 最簡單情況：k(t)=常數(shù)，表示衰減。 當(dāng)k(t)=常數(shù)，稱為恒(定)參(量)信道 例如，同軸電纜 當(dāng)k(t)常數(shù)，稱為隨(機(jī))參(量)信道 例如，移動蜂窩網(wǎng)通信信道12/2/202244通常，f[ei(t)]可以表示為：k(t)編碼信道模型:二進(jìn)制信號、無記憶信道， 其中，P(0/0),P(1/1)－正確轉(zhuǎn)移概率

P(0/1),P(1/0)－錯誤轉(zhuǎn)移概率轉(zhuǎn)移概率－決定于編碼信道的特性，實際編碼信道轉(zhuǎn)移概率的數(shù)值需要由大量的實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析得出。

P(0/0)=1-P(1/0)

P(1/1)=1-P(0/1)0110P(0/0)P(0/1)P(1/1)P(1/0)12/2/202245編碼信道模型:0110P(0/0)P(0/1)P(1/1四進(jìn)制

01233210接收端發(fā)送端編碼信道的范圍包括調(diào)制信道在內(nèi)，編碼信道中產(chǎn)生錯碼的原因以及轉(zhuǎn)移概率的大小主要是由于調(diào)制信道不理想造成的。12/2/20224601233210接收端發(fā)送端編碼信道的范圍包括調(diào)制信道在內(nèi)，1.4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺?非時變線性網(wǎng)絡(luò)各種有線信道和部分無線信道（包括衛(wèi)星鏈路和某些視距傳輸鏈路）鏈路：一段物理線路，中間沒有任何交換設(shè)備。振幅~頻率特性f(Hz)30030000衰耗(dB)理想特性典型音頻電話信道特性12/2/2022471.4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺?非時變線性網(wǎng)頻率失真的補(bǔ)償0Af(a)頻率失真信道特性0Af(b)線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)特性0Af(c)補(bǔ)償后信道特性12/2/202248頻率失真的補(bǔ)償0Af(a)頻率失真信道特性0Af(b)線相位~頻率特性: 理想特性:相位()=k; 群遲延()=d()/d=k 畸變的影響:波形失真（相位失真）、碼間串?dāng)_。線性失真:頻率失真和相位失真：屬于線性失真 可用“線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)”糾正，－“均衡”非線性失真:振幅特性非線性、頻率偏移、相位抖動…

非線性失真－難以消除ω()0理想特性理想特性()012/2/202249相位~頻率特性:ω()0理想特性理想特性()0變參信道:（多數(shù)無線信道）變參信道的共性－衰落:衰減隨機(jī)變化 傳輸時延:隨機(jī)變化 多徑效應(yīng):快衰落接收信號的特性:

設(shè)發(fā)送信號為Acos0t，則經(jīng)過n條路徑傳播后的接收信號R(t)可以表示為：

式中ri(t)－第i條路徑的接收信號振幅；

i(t)－第i條路徑的傳輸時延

i(t)=-0i(t) Xc(t) Xs(t)12/2/202250變參信道:（多數(shù)無線信道）12/1/202250式中：V(t)－合成波R(t)的包絡(luò);〖多徑衰落〗

(t)－合成波R(t)的相位。即有由于，相對于而言，ri(t)和i(t)變化緩慢，故Xc(t),Xs(t)及V(t),(t)也是緩慢變化的。所以，R(t)可以視為一個窄帶信號（隨機(jī)過程）。12/2/20225112/1/202251由下式可見，原發(fā)送信號Acos0t，經(jīng)過傳輸后：

*恒定振幅A，變成慢變振幅V(t)； *恒定相位0，變成慢變相位(t)；

*因而，頻譜由單一頻率變成窄帶頻譜。tff012/2/202252由下式可見，tff012/1/202252頻率選擇性衰落設(shè)：只有兩條多徑傳播路徑，且衰減相同，時延不同；發(fā)射信號為f(t)，接收信號為af(t-0)和af(t-0-)； 發(fā)射信號的頻譜為F()。則有f(t)F()

af(t-0)aF()e-j0

af(t-0-)aF()e-j(0+)

af(t-0)

+af(t-0-)aF()e-j0(1+e-j)

H()=aF()e-j0(1+e-j)/F()=ae-j0(1+e-j) |1+e-j|=|1+cos－jsin|=|[(1+cos)2+sin2]1/2| =2|cos(/2)|三類信號：

*確知信號 *隨相信號 *起伏信號12/2/202253頻率選擇性衰落12/1/2022531.5信道中的噪聲按照來源分類：人為噪聲：電火花、家用電器…自然噪聲：閃電、大氣噪聲、熱噪聲…按照性質(zhì)分類：脈沖噪聲：電火花窄帶噪聲：來自鄰臺或其它電子設(shè)備的單一頻率正弦波起伏噪聲：熱噪聲、宇宙噪聲等今后討論通信系統(tǒng)時主要涉及： 白噪聲－熱噪聲是一種典型白噪聲。其電壓有效值：式中：k=1.38×10-23（波耳茲曼常數(shù)）；T熱力學(xué)溫度；R阻值；B帶寬12/2/2022541.5信道中的噪聲按照來源分類：式中：k=1.38×10-1.6小結(jié)基本概念的理解和掌握數(shù)字通信系統(tǒng)的模型——貫穿全書的綱目數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)12/2/2022551.6小結(jié)基本概念的理解和掌握12/1/202255習(xí)題：1、某信息源符號集由A，B，C，D，E，F(xiàn)組成，設(shè)每個符號獨(dú)立出現(xiàn)，其概率分別為1/4,1/4,1/16,1/8,1/16,1/4,試求該信息源輸出符號的平均信息量。解：該信源的平均信息量（信息熵）為12/2/202256習(xí)題：1、某信息源符號集由A，B，C，D，E，F(xiàn)組成，設(shè)每個習(xí)題：2、某離散信源由0，1，2，3四個符號組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8,1/4,1/4,1/8,且每個符號的信息量是獨(dú)立的,試求下信息的信息量。102010230213001203210100321010023102002013120321001202100解法一：用實際出現(xiàn)的次數(shù)來計算。此消息中，0出現(xiàn)23次，1出現(xiàn)14次，2出現(xiàn)13次，3出現(xiàn)7次，共有57個符號，故該消息的信息量為則每個符號的算術(shù)平均信息量為12/2/202257習(xí)題：2、某離散信源由0，1，2，3四個符號組成，它們出現(xiàn)的習(xí)題：解法二：用熵計算結(jié)論1：一條由m個符號構(gòu)成的消息，其總信息量I=mHb結(jié)論2：兩種解法出現(xiàn)差異，這是由于解法一是針對一個實際消息的運(yùn)算，它僅包含有限（57）個數(shù)據(jù)；解法二用了熵的概念，而熵是一種統(tǒng)計平均的結(jié)果，需要用到無窮多個數(shù)據(jù)。當(dāng)信息較長時，用熵的概念比較方便。而且隨著消息序列長度的增加，兩種計算的誤差將趨于零。12/2/202258習(xí)題：解法二：用熵計算結(jié)論1：一條由m個符號構(gòu)成的消息，其總習(xí)題：3、某系統(tǒng)采用脈沖組方式傳送信息。每個脈沖組包含4個信息脈沖和一個休止脈沖。每個信息脈沖和休止脈沖的寬帶均為1mS，且四個信息脈沖等概出現(xiàn)。求：（1）碼元速率；（2）平均信息速率。思路：休止脈沖不包含信息，因此在計算信息速率時應(yīng)去掉。解：（1）每個脈沖寬度，則碼元速率為：（2）在一組5個脈沖中，僅4個包含信息，又等概出現(xiàn)，則每個信息脈沖包含2比特信息，因此信息速率為：12/2/202259習(xí)題：3、某系統(tǒng)采用脈沖組方式傳送信息。每個脈沖組包含4個信習(xí)題：4、某消息以二進(jìn)制碼方式傳輸，信息速率為2Mb/s。(1)若在接收機(jī)輸出端平均每小時出現(xiàn)72比特差錯，求誤比特率；(2)若已知信道的誤比特率Pb=5×10－9，求平均相隔多長時間會出現(xiàn)1b差錯。解：（1）誤比特率（2）設(shè)每秒出現(xiàn)的差錯比特數(shù)為Ne，則即平均每隔100s出現(xiàn)1b差錯12/2/202260習(xí)題：4、某消息以二進(jìn)制碼方式傳輸，信息速率為2Mb/s。解1933年11月4日出生在上海金山，住在法租界。父親是律師，弟弟高铻。祖父高吹萬是晚清著名詩人，革命家，南社的重要成員。擁有英國、美國國籍并持中國香港居民身份，目前在香港和美國加州山景城兩地居住。高錕為光纖通訊、電機(jī)工程專家，華文媒體譽(yù)之為“光纖之父”。曾任香港中文大學(xué)校長。2009年，與威拉德·博伊爾和喬治·埃爾伍德·史密斯共享諾貝爾物理學(xué)獎。

1966年，高錕發(fā)表了一篇題為《光頻率介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》的論文，開創(chuàng)性地提出光導(dǎo)纖維在通信上應(yīng)用的基本原理，描述了長程及高信息量光通信所需絕緣性纖維的結(jié)構(gòu)和材料特性。隨著第一個光纖系統(tǒng)于1981年成功問世，高錕“光纖之父”美譽(yù)傳遍世界。

返回12/2/2022611933年11月4日出生在上海金山，住在法租界。父親是律師，通信原理主講：單江東12/2/202262通信原理主講：單江東12/1/20221基本要求了解通信的基本概念及常用通信術(shù)語了解通信系統(tǒng)的組成、分類及通信方式了解模擬信號與數(shù)字信號的概念及特點(diǎn)了解數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)明確信息的概念及其度量方法了解通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)了解信道的概念、分類、模型及特點(diǎn)第一章概論12/2/202263基本要求了解通信的基本概念及常用通信術(shù)語第一章概1.1通信的發(fā)展古代通信的起源兩類通信方式運(yùn)動通信：利用人力或機(jī)械的方式傳遞信息電子通信：利用電（電流、無線電波或光波）傳遞信息近代通信的發(fā)展1820年安培發(fā)明電報通信1838年莫爾斯將電報通信實用化1876年貝爾發(fā)明了電話——模擬通信的開始1896年馬可尼發(fā)明無線電報1906年發(fā)明真空管12/2/2022641.1通信的發(fā)展12/1/20223近代通信的發(fā)展1918年調(diào)幅無線電廣播、超外差接收機(jī)問世1925年采用三路明線載波電話、多路通信1936年調(diào)頻無線電廣播開播1937年發(fā)明脈沖編碼調(diào)制原理1938年電視廣播開播1940-1945年二次大戰(zhàn)刺激了雷達(dá)和微波通信系統(tǒng)的發(fā)展1948年發(fā)明晶體管；香農(nóng)提出了信息論1950年時分多路通信應(yīng)用于電話1956年鋪設(shè)了越洋電纜1957年發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星1958年發(fā)射第一顆通信衛(wèi)星12/2/202265近代通信的發(fā)展12/1/20224近代通信的發(fā)展1960年發(fā)明激光1961年發(fā)明集成電路1962年發(fā)射第一顆同步通信衛(wèi)星；脈沖編碼調(diào)制進(jìn)入實用階段1960-1970年彩色電視機(jī)問世；阿波羅宇宙飛船登月；數(shù)字傳輸?shù)睦碚摵图夹g(shù)得到了迅速發(fā)展；出現(xiàn)高速數(shù)字電子計算機(jī)1970-1980年大規(guī)模集成電路、商用衛(wèi)星通信、程控數(shù)字交換機(jī)、光纖通信系統(tǒng)、微處理機(jī)等迅速發(fā)展1980年以后，超大規(guī)模集成電路、長波長光纖通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用；綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)崛起12/2/202266近代通信的發(fā)展12/1/202251.2消息、信息和信號通信：信息（或消息）的傳輸和交換。以語言、圖像、數(shù)據(jù)為媒體，通過電或光信號將信息由一方傳輸?shù)搅硪环?；消息：信源所產(chǎn)生信息的物理表現(xiàn)形式；離散消息：消息狀態(tài)為有限個，如文字、符號、數(shù)據(jù)等；連續(xù)消息：消息的狀態(tài)連續(xù)變化，如語音、圖像等。信息：消息的有效內(nèi)容 不同消息可有相同內(nèi)容信號：消息的物理載體 通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖切盘?2/2/2022671.2消息、信息和信號12/1/20226制定度量方法考慮的原則

貨物 消息 貨運(yùn)量 信息量 有多種 有多種 和種類無關(guān) 和類型無關(guān) 和貴重程度 和重要程度 無關(guān) 無關(guān) 總量是單件 總量是單件獨(dú)立 貨運(yùn)量之和 消息的信息量之和信息的度量：12/2/202268信息的度量：12/1/20227制定度量信息的方法（InformationContent)

#消息“量”信息量 #例：“明天降雨量將有一毫米”--信息量小 “明天降雨量將達(dá)到一米”--信息量大 “明日太陽將從東方升起”--信息量零

#信息量I=I[P(x)]，P(x)--發(fā)生概率 #定義：I=loga

[1/P(x)]=-logaP(x) #通常取a=2,此時單位為“比特”或“b”。 #對于一個等概率、二進(jìn)制碼元：

I=log2[1/P(x)]=log2[1/(1/2)]=1(b)12/2/202269制定度量信息的方法（InformationContent)#對于一個等概率、M進(jìn)制碼元：

I=log2[1/P(x)]=log2[1/(1/M)] =log2

M (比特) 若M=2k，則I=k(b)離散獨(dú)立非等概消息的信息量（1）平均信息量——信息熵H(X)信源符號集中每個符號所包含的平均信息量，稱為信源熵。設(shè)離散信源的概率為：12/2/202270#對于一個等概率、M進(jìn)制碼元：離散獨(dú)立非等概消息的信息量則信源的熵為：（2）總信息量若某符號集的熵為H(X),則當(dāng)符號集發(fā)送m個符號（組成一則消息）時，所發(fā)送的總信息量為：當(dāng)信源中每個符號等概率獨(dú)立出現(xiàn)時，信源的熵有最大值。此時，P(xi)=1/M，則（比特/符號）12/2/202271則信源的熵為：（2）總信息量當(dāng)信源中每個符號等概率獨(dú)立出現(xiàn)時1.3數(shù)字通信 1.3.1基本概念兩類信號模擬信號：取值連續(xù)，其電壓（或電流值）可用取值連續(xù)的時間函數(shù)表示。例如話筒送出的語音信號；數(shù)字信號：取值離散，其電壓（或電流值）僅可能取有限個離散值。例如代表文字的編碼和計算機(jī)數(shù)據(jù)信號。12/2/2022721.3數(shù)字通信12/1/202211

模擬信號與數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號ts(t)ts(t)s(t)t碼元ts(t)12/2/202273 模擬信號與數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號ts(t)ts(t)兩類通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng) 要求－高保真度 準(zhǔn)則－信號噪聲功率（電壓）比 手段－參量估值方法數(shù)字通信系統(tǒng) 要求－正確 準(zhǔn)則－錯誤率 手段－統(tǒng)計判決理論12/2/202274兩類通信系統(tǒng)12/1/2022131.3.2數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)取值有限，能正確接收。數(shù)字信號波形的失真和恢復(fù)(a)失真的數(shù)字信號波形(b)中繼站整形后的數(shù)字信號波形12/2/2022751.3.2數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字信號波形的失真和恢復(fù)(a)可采用糾錯和檢錯技術(shù)，大大提高抗 干擾性?？刹捎酶弑Ｃ苄阅艿臄?shù)字加密技術(shù)?？删C合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入信號易于設(shè)計、制造，體積小、重量輕?？勺餍旁淳幋a，壓縮冗余度，提高信道利用率。輸出信噪比隨帶寬按指數(shù)規(guī)律增長。12/2/202276可采用糾錯和檢錯技術(shù)，大大提高抗 干擾性。12/1/2022數(shù)字通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端信源信道編碼調(diào)制信道壓縮編碼解調(diào)信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼1.3.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型12/2/202277數(shù)字通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端信源信道編碼調(diào)制信信源：是指把消息轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備，例如話筒、鍵盤、磁帶等。信源編碼的基本部分是壓縮編碼，用以減小數(shù)字信號的冗余度，提高數(shù)字信號的有效性；如果是模擬信源，則它還包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能；在某些系統(tǒng)中，信源編碼還包含加密功能，即在壓縮后還進(jìn)行保密編碼。信道編碼是為了提高信號傳輸?shù)目煽啃?。在信源編碼的信號中增加一些多余的字符，以求自動發(fā)現(xiàn)或糾正傳輸中發(fā)生的錯誤。調(diào)制的主要目的是使經(jīng)過編碼的信號特性與信道的特性相適應(yīng)，使調(diào)制后的信號能順利通過信道傳輸。分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制。12/2/202278信源：是指把消息轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備，例如話筒、鍵盤、磁帶等。信道：有多種，雙絞線、同軸電纜、無線電波、光纜等。按照信道的傳輸頻率分為：基帶信道和帶通信道。雙絞線是基帶信道，無線電波是帶通信道。信道對數(shù)字信號的影響：信道傳輸特性對數(shù)字信號的影響。信道傳輸特性包括幅頻特性、相頻特性、頻率偏移、頻率擴(kuò)展和多徑時延等；進(jìn)入信道的外部加性噪聲的影響。外部加性噪聲包括起伏噪聲、脈沖干擾、系統(tǒng)內(nèi)部各個元器件噪聲和人為的其它信號干擾等。同步：包括載波同步、位同步、群同步、網(wǎng)同步等，是通信系統(tǒng)不可缺少的組成部分。12/2/202279信道：有多種，雙絞線、同軸電纜、無線電波、光纜等。按照信道的模擬通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端噪聲調(diào)制信道解調(diào)信宿信源12/2/202280模擬通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端噪聲調(diào)制信道解1.3.4數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性和可靠性的關(guān)系（速度-質(zhì)量）傳輸速率：碼元速率RB:波特(Baud),單位時間內(nèi)傳輸?shù)拇a元數(shù)目信息速率Rb

:比特/秒(b/s),單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘? 對M進(jìn)制：每個碼元所含的信息量IM＝log2

M（等概時）則Rb=RBlog2

M消息速率RM：單位時間內(nèi)傳輸?shù)南?shù)目。傳輸文字時單位是“字/s”。在不同的系統(tǒng)中消息速率與碼元速率的關(guān)系是不同的。12/2/2022811.3.4數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性和可靠性的關(guān)系（錯誤率：誤碼率Pe=錯誤接收碼元數(shù)/傳輸碼元總數(shù)誤比特率Pb=錯誤接收比特數(shù)/傳輸總比特數(shù)誤字率Pw=錯誤接收字?jǐn)?shù)/總傳輸字?jǐn)?shù)誤碼率和誤比特率的關(guān)系

對于二進(jìn)制，誤碼率和誤比特率相等，對于M進(jìn)制，則Pb=PexM/[2(M-1)]Pe/2（M較大時）誤字率和誤比特率的關(guān)系 若一個字由k比特組成，，每比特用一碼元傳輸，則

Pw＝1–(1–Pe)k

頻帶利用率：單位頻帶內(nèi)所能達(dá)到的信息速率，與所采用的調(diào)制及編碼方式有關(guān)。能量利用率：傳輸一比特所需的信號能量。12/2/202282錯誤率：12/1/2022211.4信道信道：連接發(fā)送端和接收端得通信設(shè)備，即信號的傳輸通道。有線信道：利用人造的傳輸媒體來傳輸信號。例如傳統(tǒng)的固定電話就是利用電話線作為傳輸媒體。包括明線、對稱電纜、同軸電纜和光纖。無線信道：利用電磁波在空間的傳播來傳輸信號。例如廣播電臺就是利用電磁波傳輸節(jié)目給收音機(jī)。包括微波中繼、衛(wèi)星中繼、短波電離層反射及超短波/微波對流層散射。12/2/2022831.4信道信道：連接發(fā)送端和接收端得通信設(shè)備，即信號的

1.4.1無線信道無線電通信的起源電磁波發(fā)射對波長的要求

為了有效地發(fā)射或接收電磁波，要求天線的尺寸不小于電磁波波長的1/10。頻段（波長）劃分12/2/202284 1.4.1無線信道12/1/202223頻段（波長）劃分頻率范圍名稱典型應(yīng)用3~30Hz極低頻（ELF）遠(yuǎn)程導(dǎo)航、水下通信30~300Hz超低頻（SLF）水下通信300~3000Hz特低頻（ULF）遠(yuǎn)程通信3~30KHz甚低頻（VLF）10~100Km遠(yuǎn)程通信、水下通信、聲吶30~300KHz低頻（LF）1~10Km導(dǎo)航、水下通信、無線電信標(biāo)300~3000KHz中頻（MF）100~1000m廣播、海事通信、測向、遇險求救12/2/202285頻段（波長）劃分頻率范圍名稱典型應(yīng)用3~30Hz極低頻（EL頻段（波長）劃分（續(xù)）頻率范圍名稱典型應(yīng)用3~30MHz高頻（HF）10~100m遠(yuǎn)程廣播、電報、電話、飛機(jī)與船只間通信、船－岸通信、業(yè)余無線電30~300MHz甚高頻（VHF）米波電視、調(diào)頻廣播、陸地交通、空中交通管制、出租汽車、警察、導(dǎo)航、飛機(jī)通信0.3~3GHz特高頻（UHF）分米波電視、蜂窩網(wǎng)、微波鏈路、無線電探空儀、導(dǎo)航、衛(wèi)星通信、GPS、監(jiān)視雷達(dá)、無線電高度計3~30GHz超高頻（SHF）厘米波衛(wèi)星通信、無線電高度計、微波鏈路、機(jī)載雷達(dá)、氣象雷達(dá)、公用陸地移動通信30~300GHz極高頻（EHF）毫米波雷達(dá)著陸系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、移動通信、鐵路業(yè)務(wù)12/2/202286頻段（波長）劃分（續(xù)）頻率范圍名稱典型應(yīng)用3~30MHz高頻頻段（波長）劃分（續(xù)）頻率范圍名稱典型應(yīng)用300GHz~3THz亞毫米波0.1~1mm未劃分，實驗用43~430THz紅外7~0.7m光通信系統(tǒng)430~750THz可見光0.7~0.4m光通信系統(tǒng)750~3000THz紫外線0.4~0.1m光通信系統(tǒng)注：KHz=103Hz,MHz=106Hz,GHz=109Hz,THz=1012Hz,mm=10-3m,m=10-6m12/2/202287頻段（波長）劃分（續(xù)）頻率范圍名稱典型應(yīng)用300GHz~3T微波頻段的劃分注：此表引用的是IEEE的規(guī)定頻率范圍（GHz）代表字母頻率范圍（GHz）代表字母1.0~2.0L40.0~60.0U2.0~4.0S50.0~75.0V4.0~8.0C60.0~90.0E8.0~12.0X75.0~110.0W12.0~18.0Ku90.0~140.0F18.0~26.5K110.0~170.0D26.5~40.0Ka140.0~220.0G33.0~50.0Q12/2/202288微波頻段的劃分注：此表引用的是IEEE的規(guī)定頻率范圍（GHz對流層地球0~10km電離層60~300km平流層電磁波傳播：地波、天波、視線傳播12/2/202289對流層地球0~10km電離層60~300km平流層電磁波地波頻率：2MHz以下繞射：發(fā)生在波長-障礙物尺寸可比時通信距離：可達(dá)數(shù)百-數(shù)千km地球12/2/202290地波頻率：2MHz以下地球12/1/202229天波電離層高度：60～300km單跳最大距離：4000km（F層反射）多跳可以環(huán)球頻率：2～30MHz12/2/202291天波12/1/202230D層：高60~80kmE層：高100~120kmF層：高150~400kmF1層：140~200kmF2層：250~400km晚上：D層、F1層消失E層、F2層減弱

電離層的結(jié)構(gòu)DEFF2F1地面12/2/202292D層：高60~80km電離層的結(jié)構(gòu)DEFF2F1地視線傳播頻率：>30MHz傳播距離:

d2+r2=(h+r)2,

或

h

D2/50(m)式中

D－km，r按6370Km計ddDrh地面12/2/202293視線傳播頻率：>30MHzddDrh地面12/1/202無線電中繼圖1.4.4無線電中繼12/2/202294無線電中繼圖1.4.4無線電中繼12/1/202233靜止衛(wèi)星中繼通信12/2/202295靜止衛(wèi)星中繼通信12/1/202234平流層中繼通信HAPS(HighAltitudePlatformStation)12/2/202296平流層中繼通信HAPS(HighAltitudePlat大氣對電磁波傳播的影響頻率(GHz)(a)氧氣和水蒸氣（濃度7.5g/m3）的衰減頻率(GHz)(b)降雨的衰減衰減(dB/km)衰減(dB/km)水蒸氣氧氣降雨率圖1.4.5大氣衰減12/2/202297大氣對電磁波傳播的影響頻率(GHz)頻率(GHz)衰減(dB散射通信電離層散射頻率:30~60MHz對流層散射頻率:100~4000MHz流星余跡散射頻率:30~100MHz地球圖1.4.7流星余跡散射通信圖1.4.6對流層散射通信地球有效散射區(qū)域12/2/202298散射通信電離層散射地球圖1.4.7流星余跡散射通信圖1.4蜂窩網(wǎng)移動交換中心電話交換中心12/2/202299蜂窩網(wǎng)移動電話12/1/2022381.4.2有線信道明線對稱電纜同軸電纜圖1.4.8同軸電纜截面示意圖12/2/20221001.4.2有線信道圖1.4.8同軸電纜截面示意圖12/1有線電信道電氣特性信道類型通話容量（路）頻率范圍(kHz)傳輸距離(km)明線1+30.3~27300明線1+3+120.3~150120對稱電纜2412~10835對稱電纜6012~25212~18小同軸電纜30060~13008小同軸電纜96060~41004中同軸電纜1800300~90006中同軸電纜2700300~120004.5中同軸電纜10800300~600001.512/2/2022101有線電信道電氣特性信道類型通話容量（路）頻率范圍(kHz)傳光纖結(jié)構(gòu)：階躍和梯度模式：多模和單模損耗：1.31μm和1.51μm損耗小單模光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸速率10Gb/s;傳輸損耗<0.2dB/kmn1n2折射率折射率n1n22a光波波長（nm）1.55m1.31m0.7 0,9 1.1 1.3 1.5 1.712/2/2022102光纖n1n2折射率折射率n1n22a光波波長（nm）1.551.4.3信道模型譯碼器輸入發(fā)轉(zhuǎn)換器

媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器

解調(diào)器

調(diào)制器（調(diào)制）信道廣義（編碼）信道編碼器輸出12/2/20221031.4.3信道模型譯碼器發(fā)轉(zhuǎn)換器媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器調(diào)制信道模型:對于單“端對”信道

eo(t)=f[ei(t)]+n(t)式中

ei(t)－輸入的已調(diào)信號；

eo(t)－輸出信號；

n(t)－加性噪聲，它與ei(t)相互獨(dú)立。

f[ei(t)]－與輸入有關(guān)的一個函數(shù),

表示信道對于信號的影響。ei(t)eo(t)時變線性網(wǎng)絡(luò)12/2/2022104調(diào)制信道模型:對于單“端對”信道ei(t)eo(t)時變線通常，f[ei(t)]可以表示為：k(t)ei(t)， 此時，

eo(t)=k(t)ei(t)+n(t)其中k(t)表示時變線性網(wǎng)絡(luò)的特性，稱為乘性干擾。

k(t)一個復(fù)雜的函數(shù)，反映信道的衰減、線性失真、非線性失真、延遲…等。 最簡單情況：k(t)=常數(shù)，表示衰減。 當(dāng)k(t)=常數(shù)，稱為恒(定)參(量)信道 例如，同軸電纜 當(dāng)k(t)常數(shù)，稱為隨(機(jī))參(量)信道 例如，移動蜂窩網(wǎng)通信信道12/2/2022105通常，f[ei(t)]可以表示為：k(t)編碼信道模型:二進(jìn)制信號、無記憶信道， 其中，P(0/0),P(1/1)－正確轉(zhuǎn)移概率

P(0/1),P(1/0)－錯誤轉(zhuǎn)移概率轉(zhuǎn)移概率－決定于編碼信道的特性，實際編碼信道轉(zhuǎn)移概率的數(shù)值需要由大量的實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析得出。

P(0/0)=1-P(1/0)

P(1/1)=1-P(0/1)0110P(0/0)P(0/1)P(1/1)P(1/0)12/2/2022106編碼信道模型:0110P(0/0)P(0/1)P(1/1四進(jìn)制

01233210接收端發(fā)送端編碼信道的范圍包括調(diào)制信道在內(nèi)，編碼信道中產(chǎn)生錯碼的原因以及轉(zhuǎn)移概率的大小主要是由于調(diào)制信道不理想造成的。12/2/202210701233210接收端發(fā)送端編碼信道的范圍包括調(diào)制信道在內(nèi)，1.4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺?非時變線性網(wǎng)絡(luò)各種有線信道和部分無線信道（包括衛(wèi)星鏈路和某些視距傳輸鏈路）鏈路：一段物理線路，中間沒有任何交換設(shè)備。振幅~頻率特性f(Hz)30030000衰耗(dB)理想特性典型音頻電話信道特性12/2/20221081.4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺?非時變線性網(wǎng)頻率失真的補(bǔ)償0Af(a)頻率失真信道特性0Af(b)線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)特性0Af(c)補(bǔ)償后信道特性12/2/2022109頻率失真的補(bǔ)償0Af(a)頻率失真信道特性0Af(b)線相位~頻率特性: 理想特性:相位()=k; 群遲延()=d()/d=k 畸變的影響:波形失真（相位失真）、碼間串?dāng)_。線性失真:頻率失真和相位失真：屬于線性失真 可用“線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)”糾正，－“均衡”非線性失真:振幅特性非線性、頻率偏移、相位抖動…

非線性失真－難以消除ω()0理想特性理想特性()012/2/2022110相位~頻率特性:ω()0理想特性理想特性()0變參信道:（多數(shù)無線信道）變參信道的共性－衰落:衰減隨機(jī)變化 傳輸時延:隨機(jī)變化 多徑效應(yīng):快衰落接收信號的特性:

設(shè)發(fā)送信號為Acos0t，則經(jīng)過n條路徑傳播后的接收信號R(t)可以表示為：

式中ri(t)－第i條路徑的接收信號振幅；

i(t)－第i條路徑的傳輸時延

i(t)=-0i(t) Xc(t) Xs(t)12/2/2022111變參信道:（多數(shù)無線信道）12/1/202250式中：V(t)－合成波R(t)的包絡(luò);〖多徑衰落〗

(t)－合成波R(t)的相位。即有由于，相對于而言，ri(t)和i(t)變化緩慢，故Xc(t),Xs(t)及V(t),(t)也是緩慢變化的。所以，R(t)可以視為一個窄帶信號（隨機(jī)過程）。12/2/202211212